Нове дослідження викриває, як поширений вірус, який викликає герпес, - herpes simplex 1 - вторгається в наші клітини і бере на себе управління їх структурами для копіювання самого себе, і як він ховається від імунної системи.
Відкриття є важливим, оскільки воно надає нову інформацію про те, як вірус вражає процеси в клітці, а не імунну систему.
Дослідники з Кембриджського Університету у Великобританії і двох німецьких установ (Вюрцбурзький університет Юліуса-Максиміліана і Мюнхенський університет Людвіга-Максиміліана) повідомили свої відкриття в журналі Nature Communications.
Вони описали, як HSV-1 вбудовує свою ДНК в ДНК наших клітин, порушуючи вироблення клітинних білків і використовуючи клітини для створення ідеальних версій власних протеїнів.
Вірус простого герпесу 1 (Herpes simplex virus 1 HSV-1) дуже поширений і зазвичай нешкідливий. Більшість людей заражаються в віці до 20 років, і після першого інфікування вірус залишається в латентному стані в нервових тканинах особи.
Знову і знову, вірус активується і викликає помірні симптоми герпесу. Але є випадки, коли HSV-1 може привести до загрозливих життя захворювань. Наприклад, у відділеннях інтенсивної терапії він може викликати важкі проблеми з легенями.
І навіть у здорових людей спостерігаються поодинокі випадки, коли HSV-1 може спонтанно викликати запалення головного мозку, що призводить до необоротного його пошкодження.
Від генів до білків: транскрипція і трансляція
Наш код ДНК містить інструкції для створення всіх клітин нашого організму і для тих функцій, які вони виконують. Кожна клітина містить весь код ДНК, але не кожна клітина повинна виконувати всі інструкції всій ДНК.
Сама по собі, ДНК нічого не робить. Уявіть собі клітку, як фабрику - ДНК містить карту заводу та інструкції по експлуатації його виробничої лінії. Для роботи заводу потрібні робітники і техніка. Їх клітинним еквівалентом є білки - робочі конячки, які здійснюють всі функції клітини.
Для створення цих білків клітини роблять робочі копії генів ДНК, які їм необхідні. Таким чином, клітини печінки копіюють гени ДНК, які відносяться до клітин печінки, і ігнорують гени коду, які відносяться до легеневих і інших типів клітин.
Створення робочої копії гена для синтезу білка називається транскрипцією. Транскрипція відбувається на молекули РНК - вони вирішують, які білки необхідні клітці.
Наступний етап, на якому молекули РНК інструктують клітинні структури для синтезу білка, називається трансляцією. Таким чином, процес використання ДНК для створення білків має два етапи - транскрипцію і трансляцію.
HSV-1 викликає ігнорування «кінцевих кодів» при транскрипції білків клітини-господаря
Віруси не схожі на клітини - вони мають ДНК, але не мають клітинних структур. Вони виживають, вставляють свою ДНК в ДНК клітин-господарів, так що замість створення клітинних білків, структури клітини створюють вірусні білки і копії вірусу. Зрештою, клітина-господар розривається і звільняє нові вірусні частинки, які можуть вільно поширюватися і захоплювати інші клітини-господарі.
Протягом декількох годин після вторгнення в клітку, HSV-1 захоплює контроль над структурами клітини, виробляючи власні білки і копії в великих кількостях.
Нове дослідження вивчили деталі того, як вірусу вдається це здійснити і ухилитися від виявлення імунною системою, яка, як правило, визначає клітини, провідні неприродну життєдіяльність, і знищує їх до того, як вони можуть принести дуже багато шкоди.
Вчені використовували культури фібробластів - тип клітин людської сполучної тканини. Вони відзначають, що це ідеальні клітини для вивчення того, як HSV-1 захоплює контроль над молекулами РНК і транскрипцією генів.
Дослідники виявили, що протягом 4 годин з моменту проникнення в клітину, HSV-1 робить щось зовсім несподіване. Як правило, процес розшифровки ДНК на РНК зупиняється, коли він досягає закінчення гена. Розділ коду, який відзначає закінчення гена, вказує процесу транскрипції, щоб він зупинився.
Але в клітці-хазяїні, контрольованої вірусом герпесу, процес транскрипції ігнорує ці «кінцеві коди», продовжуючи «наосліп» розшифровувати ДНК на РНК тисячі недоречних розділів коду - іноді з сусідніх генів. Це призводить до появи великої кількості непридатних РНК, які не можуть бути трансльовані в білки.
Тим часом, вірусні білки прекрасно розшифровуються
Ще одним цікавим відкриттям є те, що, хоча ДНК господаря безглуздо розшифровується, транскрипція вірусного ДНК під час інфекції проходить чудово.
Таким чином, HSV-1 викликає два результату в свою користь. Ефект безглуздою розшифровки ДНК клітини-господаря викликає те, що клітина автоматично вимикається - запобігаючи напад імунної системи на вірус. А це, в свою чергу, допомагає збільшити виробництво вірусних білків і нових вірусних частинок.
Дослідники відзначають, що їхнє відкриття може пояснити, чому так багато попередніх досліджень показали, що вірус герпесу активує велику кількість генів, які за нормальних умов транскрипції ігноруються. Вони припускають, що відбуватиметься щось ще: через те, що транскрипція не зупиняється в кінці коду, може здатися, що сотні додаткових генів розшифровуються, але вони ніколи не транслюються в білки. Професор Далекому пояснив: «На відміну від попередніх досліджень, які тільки вивчали окремі гени, ми також не виявили жодних ознак того, що вірус перешкоджає процесу дозрівання РНК в клітинному ядрі, відомому як сплайсинг. Замість цього, він викликає незвичайні події сплайсингу, багато з яких ніколи раніше не спостерігалися ».
Дослідження також забезпечило значний крок вперед в способі вивчення вірусів в клітинах. Воно показало, як один експериментальний підхід може бути використаний для спостереження і записи всіх змін транскрипції РНК господаря і їх впливу на виробництво білка.
У цьому дослідженні вчені вивчали, як реактивується вірус герпесу людини 8. Працюючи спочатку на мишачої моделі, а потім - повторивши результати у людей, вчені виявили, що після початкового інфікування, людський білок інтерферон гамма тримає вірус в сплячому стані в організмі. Але цей вплив було скасовано після глистової інвазії.